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Titelaufnahme

Titel
Treibhausgasemissionen und fossiler Energieverbrauch landwirtschaftlicher Biogasanlagen : eine Bewertung auf Basis von Messdaten mit Evaluierung der Ergebnisunsicherheit mittels Monte-Carlo-Simulation / eingereicht von Johannes Bachmaier
VerfasserBachmaier, Johannes
Begutachter / BegutachterinGronauer, Andreas ; Weber-Blaschke, Gabriele
Betreuer / BetreuerinBoxberger, Josef
Erschienen2012
Umfang137 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2012
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Biogas / Treibhauseffekt / Klima / Energiebilanz / Monte-Carlo-Simulation
Schlagwörter (EN)biogas / greenhouse effect / climate / energy balance / Monte-Carlo simulation
Schlagwörter (GND)Bayern / Biogasanlage / Treibhausgas / Umweltbilanz
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-18349 Persistent Identifier (URN)
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Treibhausgasemissionen und fossiler Energieverbrauch landwirtschaftlicher Biogasanlagen [11.21 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Bewertung realer Biogasanlagen hinsichtlich Treibhausgasemissionen und fossilem Energieverbrauch einschließlich der Evaluierung der Ergebnisunsicherheit ist von besonderem Interesse, weil in bisherigen Arbeiten Biogasanlagen fast ausschließlich auf Basis theoretischer Modelle bewertet werden, ohne Datenunsicherheiten zu berücksichtigen. Im Rahmen eines mehrere Jahre andauernden Forschungsprojekts wurden zwischen 2007 und 2010 Stoffflussdaten von 16 unterschiedlich konzipierten landwirtschaftlichen Praxis-Biogasanlagen ermittelt. Die Bilanzierung erfolgte in Anlehnung an die Ökobilanzmethode mit Hilfe der Bilanzierungssoftware Umberto. Der Beobachtungszeitraum für jede Untersuchungsvariante beträgt ein Jahr. Als funktionelle Einheit dient eine Kilowattstunde ins Netz eingespeister elektrischer Strom. Koppelprodukte der Stromproduktion wurden über Gutschriften berücksichtigt. Zur Abschätzung der Ergebnisunsicherheit als Folge unsicherer Eingangsgrößen dient die Monte-Carlo-Simulation, eine stochastische Risikoanalysemethode. Die Bilanz für 21 Betriebsjahre an 16 unterschiedlichen Praxis-Biogasanlagen weist nach, dass Strom aus Biogas im Vergleich zur fossilen Referenz Treibhausgasemissionen vermeidet und fossile Energie einspart. Pro kWhel errechnet sich im besten Fall eine Gutschrift in Höhe von 321 g CO2e, im ungünstigsten Fall werden 275 g CO2e emittiert. Der Verbrauch fossiler Ressourcen variiert zwischen einer Gutschrift von 0,83 kWhfossil und einem Verbrauch von 0,38 kWhfossil*kWhel-1. Der Umfang und die Unsicherheit der Methanemissionen, der Gutschriften und der Lachgasemissionen sind hauptsächlich für die Schwankungsbreite der berechneten Umweltwirkungen verantwortlich. Zur Reduktion der Treibhausgasemissionen und des fossilen Energieverbrauchs von Biogasanlagen trägt die Nutzung der BHKW-Abwärme zu Heiz- oder Trocknungszwecken, niedrige Methanemissionen, ein geringer Eigenstromverbrauch und ein schlanker Stickstoffkreislauf bei.

Zusammenfassung (Englisch)

So far, the environmental impact of biogas production and utilization has been evaluated mostly on the basis of theoretical models and without taking into account data uncertainties. This work presents balances of greenhouse gas emissions and fossil energy consumption for real biogas plants in agriculture, including the evaluation of data uncertainty. The study is based on extensive time series of material flows, collected from 16 agricultural biogas plants with diverse designs between 2007 and 2010. The mass balance study follows the standards for life cycle assessment using the software Umberto. Each variant evaluated is based on an observation period of one year. The functional unit is one kilowatt-hour of electricity (kWhel) exported to the grid. Side-products of electricity generation are included as credits. To quantify uncertainty due to inaccurate input data, stochastic risk analysis was performed using the method of Monte-Carlo simulation. The results from overall 21 variants of 16 different biogas plants demonstrate that in comparison to a fossil reference system, electricity supply from biogas can avoid greenhouse gas emissions and save fossil resources. Greenhouse gas emissions calculated per kWhel from biogas ranges from a net credit of 321 g CO2e to net emissions of 275 g CO2e. The consumption of fossil resources per kWhel varies from -0.83 kWhfossil to 0.38 kWhfossil. The variability and inaccuracy of direct methane emissions, credits for side-products and nitrous oxide emissions are mainly responsible for the large variation of the calculated environmental impact. The efficient utilization of heat energy from co-generation, low methane emissions, a low internal electricity consumption and a slim nitrogen cycle are main factors to reduce greenhouse gas emissions and fossil resource consumption of biogas plants in agriculture.